¿Por qué es más fuerte exhalar que inhalar?

Al soplar un lápiz, una hoja de papel u otro objeto a una distancia de hasta cincuenta centímetros, puedo hacer que se aleje de mí significativamente. Pero no puedo mover un objeto hacia mí inhalando bruscamente desde esa distancia, incluso si es extremadamente ligero. ¿Porqué es eso?

Respuestas (4)

Creo que la razón es que cuando estás soplando sobre un objeto, estás haciendo que muchas partículas de aire choquen con él perpendicularmente en una dirección, transfiriendo así una gran cantidad de impulso al objeto. Cuando estás aspirando aire, la única fuerza que actúa sobre el objeto son las partículas de aire que se precipitan para llenar el espacio que acabas de crear. Estas partículas vienen de todo tipo de direcciones diferentes y no logran transferir el impulso de manera consistente.

Creo que la razón es doble.

Primero, cuando estás inhalando, el aire pasa de un dominio ilimitado a un dominio limitado, mientras que al exhalar es al revés. Entonces, al exhalar, el aire se acelera en el orificio entre los dos dominios (tu boca), debido a la continuidad (contracción). Cuando inhalas, no existe tal requisito, solo hay desaceleración.

En segundo lugar (también mencionado por Vinayak), está la dirección. Cuando exhalas, puedes considerar el flujo de aire como un chorro turbulento. Se sabe que para los chorros turbulentos el ángulo de dispersión es de aproximadamente 20 (esto tiene que ver con la difusión turbulenta del momento) que generalmente es cierto para todos los fluidos. Esta es la razón por la que después de este 50 C metro no puede volar nada: el chorro es más ancho y, por lo tanto, más débil / de menor velocidad.

Eso es lo que iba a decir, por la misma razón que el flujo alrededor de un ventilador no es simétrico hacia adelante y hacia atrás. Al entrar en el ventilador, simplemente se atrae desde todas las direcciones, pero al salir del ventilador, tiene un impulso en una dirección, por lo que forma un chorro.

La fisiología probablemente compensa otra buena parte del efecto: el pulmón se comprime más fácilmente que se expande porque los músculos trabajan principalmente por contracción (y los músculos del esqueleto están más o menos envueltos alrededor del pecho).

Además, comprimir un volumen cerrado (por ejemplo, una bolsa de papel) es más fácil que expandirlo porque la superficie del volumen está bajo tensión cuando se comprime (lo que estabiliza el proceso) pero se vuelve inestable cuando se expande (hay que tirar en muchas direcciones , mientras que la compresión se puede aplicar en un punto).

Puedo estar equivocado, pero creo que el mecanismo de la inhalación no proviene de los músculos esqueléticos alrededor de la caja torácica, sino del diafragma. El diafragma tira hacia abajo, expandiendo la cavidad torácica y creando un vacío parcial; el diferencial de presión entre el interior y el exterior fuerza el aire hacia los pulmones.
@MarkDominus También expandes la caja torácica (tienes que hacerlo para que puedas contraerla nuevamente más tarde ...). De hecho, algunos instructores de artes marciales hacen que los estudiantes practiquen tratando de separar los dos mecanismos, lo que puede ser útil cuando estás en un bloqueo o agarre que impide solo uno de ellos.
@MarkDominus hay diferentes tipos de respiración, pero la diafragmática es una de ellas, y tengo la sensación de que el diafragma siempre participa, pero me complacerá corregir si alguien tiene conocimiento sobre esto.

También puede responder esto simplemente considerando la diferencia de presión entre su boca y el exterior, ¡sin siquiera pensar en la dinámica de fluidos!

El límite máximo absoluto de diferencia de presión que puede obtener aspirando es simplemente la presión atmosférica. En otras palabras, el mejor generador de vacío del mundo dará, en el mejor de los casos, una presión absoluta de cero psi mientras que la exterior es de ~15 psi.

La diferencia de presión máxima absoluta que puede obtener al soplar aire puede ser bastante alta: varias atmósferas (considere inflar un globo, debe tener una presión más alta que la atmósfera para que sea un globo reconocible).

Esto se aplica incluso si está considerando el caso de soplar o succionar con una pajilla.

No estoy seguro si se puede inflar a varias atmósferas. De todos modos, un globo no necesita tanto para inflarse: solo tiene la impresión de que su cabeza ya va a volar a una décima de atmósfera. ¡Quizás algún anestesista experto pueda presentarse para aclararlo!
OK, tal vez no varias, pero definitivamente MÁS de una atmósfera. Eso ya es más grande que el límite máximo de diferencia de presión alcanzable por succión, menos una atmósfera.
De acuerdo con [this] (sensorwiki.org/doku.php/sensors/air_pression) la diferencia de presión máxima en condiciones estándar no es mucho más de 3,3 psi o alrededor de 0,23 bar. Puede obtener presiones más altas usando la cavidad bucal cerrada, pero en lo que respecta a los pulmones, eso parece ser todo...
@YvesKlett, está bien... 3,3 psi por encima de 1 atm.